第2章-MCS-51单片机的结构和原理.ppt

第二章第二章MCS-51单片机的结构和原理单片机的结构和原理q MCS51系列单片机的基本结构、CPU的组成。q MCS51系列单片机的存储器结构、功能区划分和各自寻址特点。q MCS51系列单片机4个8位并行I/O端口的各自功能和应用特点。q MCS51系列单片机器件的外部引脚功能、封装形式及单片机的工作方式。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 2.1 2.1 MCS-51MCS-51单片机基本结构单片机基本结构 2.2 2.2 中央处理器中央处理器CPUCPU 2.32.3 存储器存储器 2.4 2.4 并行输入并行输入/输出接口输出接口 2.5 2.5 单片机的引脚及其功能单片机的引脚及其功能本章主要内容本章主要内容3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.1MCS-51单片机基本结构单片机基本结构nMCS-51系列单片机都是以系列单片机都是以8051为核心电路为核心电路发展起来的，包括发展起来的，包括51子系列（基本型）和子系列（基本型）和52子系列（增强型）两大类，因此它们都子系列（增强型）两大类，因此它们都具有具有MCS-51的基本结构与软件特征，具有的基本结构与软件特征，具有很强的兼容性。很强的兼容性。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.1.1MCS-51系列的内部结构系列的内部结构（1）面向控制的）面向控制的8位中央处理器（位中央处理器（CPU）（2）具有布尔处理（即位处理）能力具有布尔处理（即位处理）能力（3）64KB程序存储器空间程序存储器空间（4）64KB数据存储器空间数据存储器空间（5）4KB片内程序存储器（片内程序存储器（ROM）（6）128B内部数据存储器（内部数据存储器（RAM）（7）一组特殊功能寄存器（一组特殊功能寄存器（SFR）（8）32根双向并可按位寻址的根双向并可按位寻址的I/O口线口线（9）2个个16位定时器位定时器/计数器计数器（10）5个中断源，具有两个优先级个中断源，具有两个优先级（11）一个全双功异步串行口）一个全双功异步串行口（12）片内振荡器和时钟电路）片内振荡器和时钟电路3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组VCCALERAM地址地址寄存器寄存器RAMP0锁存器锁存器P2锁存器锁存器ROMP0驱动器驱动器P2驱动器驱动器ACC寄存器寄存器B暂存暂存2暂存暂存1SP程序地址程序地址寄存器寄存器缓冲器缓冲器PC加加1PCDPTRPSWP1驱动器驱动器P3驱动器驱动器P1锁存器锁存器P3锁存器锁存器SFR特殊功能特殊功能寄存器寄存器PSENVSSEARESET内部内部时钟时钟外接晶振外接晶振P1.0P1.7P3.0P3.7P0.0P0.7P2.0P2.7中断、串行口中断、串行口及定时器及定时器ALU定定时时及及控控制制指指令令寄寄存存器器指指令令译译码码器器用EPROM,为8751无ROM为80313/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.1.2MCS-51系列单片机的结构系列单片机的结构P0 P1 P2 P3并行接口CPU时钟电路串行接口中断系统ROMRAM定时/计数器T0 T1TXD RXD3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.2中央处理器中央处理器CPU 1.CPU结构结构 MCS51内内部部有有一一个个8位位CPU（8位位是是CPU的的字字长长，指指CPU对对数数据据的的处处理理是是按按一一个个字字节节进进行行的的），它它象象通通常常的的微微处处理理器器一一样样，也也是是由由算算术术逻逻辑辑运运算算单单元元ALU、定定时时控控制制部部件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。2.2.1MCS-51系列单片机系列单片机CPU的结构和的结构和功能部件功能部件3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组ALU 由定时和控制部件构成的控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、程序计数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。运算器（ALU、专用寄存器）1.CPU结构结构3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组MCS-51的的CPU专用寄存器组包括程序计数器专用寄存器组包括程序计数器PC、累加器累加器ACC、寄存器寄存器B、程序状态标志寄存器程序状态标志寄存器PSW、堆栈指针堆栈指针SP和数据指针和数据指针DPTR等等6个寄存个寄存器。器。除除PC外，其余外，其余5个寄存器均为可编程可访问寄存个寄存器均为可编程可访问寄存器。器。PC只能用在查表指令只能用在查表指令MOVC中，不可直接中，不可直接访问。访问。专用寄存器组中只有专用寄存器组中只有PC在物理上是独立的（即没在物理上是独立的（即没有与其他器件共同编码的物理地址），有与其他器件共同编码的物理地址），其余其余5个个寄存器都有相应的直接地址编码（称字节地址）。寄存器都有相应的直接地址编码（称字节地址）。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组是是一一个个独独立立的的计计数数器器，用用于于存存放放下下一一条条待待执执行行指令的地指令的地址。址。PC的的基基本本工工作作过过程程可可以以描描述述为为：PC中中的的数数作作为为指指令令地地址址输输出出给给程程序序存存储储器器，程程序序存存储储器器按按此此地地址址输输出出指指令令字字节节，同同时时PC本本身身自自动动加加1，指指向向下一条指令。下一条指令。在在执执行行转转移移、调调用用类类指指令令或或响响应应中中断断等等操操作作时时，PC的工作过程将有所不同。的工作过程将有所不同。MCS-51的的PC是是一一个个16位位寄寄存存器器，其其寻寻址址范范围围是是64KB（即（即216Byte）。）。（1）程序计数器）程序计数器PC（ProgramCounter）2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（2）累加器累加器ACC（Accumulator）n简简称称A寄寄存存器器或或累累加加器器A，是是一一个个具具有有特特殊殊用用途途的的8位位寄寄存存器器，主主要要用用来来存存放放一一个个操操作作数数或或存放运算的结果。存放运算的结果。n累累加加器器ACC是是CPU中中使使用用最最频频繁繁的的寄寄存存器器，MCS-51指指令令系系统统中中多多数数指指令令的的执执行行都都通通过过它它进行。进行。2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（3）寄存器）寄存器B寄存器寄存器B也是一个也是一个8位寄存器，在乘法和除法位寄存器，在乘法和除法运算中用作运算中用作ALU的输入之一。的输入之一。n乘法运算时，乘法运算时，ALU的两个输入分别为的两个输入分别为A、B，运算结果存放在运算结果存放在AB寄存器中寄存器中，其中，其中A存放积的低存放积的低8位，位，B则存放积的高则存放积的高8位。位。n除法运算时，被除数取自除法运算时，被除数取自A，除数取自除数取自B；运算结果商存于运算结果商存于A，而余数存于而余数存于B。其它情其它情况下，况下，B可作为一个工作寄存器使用。可作为一个工作寄存器使用。2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（4）程程 序序 状状 态态 字字 PSW（Program StateWord）CyACF0RS1RS0OVPD7D6D5D4D3D2D1D0PSW进进位位标标志、志、“位位累累加加器器”辅辅助助进进位位标标志志用用户户通通用用状状态态标标志志溢溢出出标标志志奇奇偶偶标标志志位位保保留留位位工作寄工作寄存器组存器组选择控选择控制位制位若若A中有奇数中有奇数个个“1”，则，则P置位，否则清置位，否则清零零2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应与片内工作寄存器组的对应关系关系RS1RS0寄存器组寄存器组片内片内PAM地地址址通用寄存器名通用寄存器名称称000组组00H07HR0R7011组组08H0FHR0R7102组组10H17HR0R7013组组18H1FHR0R72.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组堆堆栈栈是是指指用用户户在在单单片片机机内内部部RAM中中开开辟辟的的、遵遵循循“先先进进后后出出”原原则则、只只能能从从一一端端存存取取数数据据的一个存储区。的一个存储区。存取数据的一端称为栈顶。存取数据的一端称为栈顶。（5）堆栈指针）堆栈指针SP（StackPointer）2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 堆栈中的数据压入和弹出过程凡是关系到堆栈操作的场合，都需要借助凡是关系到堆栈操作的场合，都需要借助MCS-51的的CPU中一个专用中一个专用8位寄存器位寄存器SP来间接指示堆栈中数来间接指示堆栈中数据存取的位置，该寄存器被称为堆栈指针据存取的位置，该寄存器被称为堆栈指针SP。MCS-51的堆栈是向上（即向地址增加的方向）生的堆栈是向上（即向地址增加的方向）生成的，堆栈指针成的，堆栈指针SP的初始值称为栈底。在堆栈操作的初始值称为栈底。在堆栈操作过程中，过程中，SP始终指向堆栈的栈顶。始终指向堆栈的栈顶。单片机复位后单片机复位后SP的值为的值为07H，因此入栈数据将从因此入栈数据将从08H存起。存起。08H1FH与工作寄存器区与工作寄存器区13，通常把栈，通常把栈底设计在片内底设计在片内RAM中地址值较高的地方，如中地址值较高的地方，如60H等。等。2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 入栈操作时首先将入栈操作时首先将SP的内容的内容记为（记为（SP）自动增自动增1，将，将SP间接指示的栈区片内间接指示的栈区片内RAM存储单元地址向上调整一次，再把存储单元地址向上调整一次，再把数据压入由数据压入由SP最新指示的片内最新指示的片内RAM单元中；出栈操作时，首单元中；出栈操作时，首先将当前栈顶的内容弹出到相应位置，然后把先将当前栈顶的内容弹出到相应位置，然后把SP的内容自动的内容自动减减1。可见，在堆栈操作过程中，。可见，在堆栈操作过程中，SP的值将自动增的值将自动增1或减或减1。89H 80H 70H 50H栈底栈底SPSP入栈过程入栈过程PUSHACC出栈过程出栈过程POPACCSP89HSP 89HAA 89H 80H 70H 50H栈底栈底2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组6.数据指针寄存器数据指针寄存器DPTR数数据据指指针针DPTR是是一一个个16位位的的专专用用寄寄存存器器，其其高高位位字字节节寄寄存存器器用用DPH表表示示、低低位位字字节节寄寄存存器器用用DPL表表示示。既既可可作作为为一一个个16位位寄寄存存器器DPTR来来处处理理，也也可可作作为为两两个个独独立立的的8位位寄寄存存器器DPH和和DPL来处理。来处理。DPTR主主要要用用来来存存放放16位位地地址址，可可通通过过它它访访问问64KB外部数据存储器或外部程序存储器空间。外部数据存储器或外部程序存储器空间。2.CPU的专用寄存器组的专用寄存器组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.2.2MCS-51系列的系列的CPU时序时序nCPU以以不不同同的的方方式式，通通过过复复杂杂的的时时序序电电路路执执行行并并完完成成各各种种不不同同指指令令功功能能。CPU的的控控制制器器按按照照指指令令的的功功能能发发出出一一系系列列在在时时间间上上有有一一定定次次序序的的信信号号去去控控制制和和启启动动一一部部分分逻逻辑辑电电路路，完完成成某某种种操作。操作。n在在一一定定时时刻刻发发出出一一定定的的控控制制信信号号去去启启动动一一定定的的逻辑部件动作，这就是逻辑部件动作，这就是CPU的时序。的时序。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组1.1.系统时钟与时钟周期系统时钟与时钟周期n系统时钟是一切微处理器、微控制器内部电路系统时钟是一切微处理器、微控制器内部电路工作的基础。单片机内部有一个自激振荡电路，工作的基础。单片机内部有一个自激振荡电路，可以通过它或外部提供振荡源驱动内部时钟电可以通过它或外部提供振荡源驱动内部时钟电路产生系统时钟信号。路产生系统时钟信号。n系统时钟信号的振荡周期简称时钟周期系统时钟信号的振荡周期简称时钟周期。n系统时钟组成了单片机机器周期的状态序列。系统时钟组成了单片机机器周期的状态序列。2.2.2MCS-51系列的系列的CPU时序时序3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.2.机器周期与指令周期机器周期与指令周期nCPU完成一种基本操作所需要的时间完成一种基本操作所需要的时间称为称为机器周机器周期期Tcy。n基本的机器周期有取指周期、存储器读周期和存基本的机器周期有取指周期、存储器读周期和存储器写周期等，各种指令功能都是由这几种基本储器写周期等，各种指令功能都是由这几种基本机器周期实现的。机器周期实现的。nCPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期，执行一条指令所需要的时间称为指令周期，它以机器周期为单位。它以机器周期为单位。MCS-51的指令可以分为的指令可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令三种，它单周期指令、双周期指令和四周期指令三种，它们的执行时间依次是们的执行时间依次是1个、个、2个和个和4个机器周期。个机器周期。2.2.2MCS-51系列的系列的CPU时序时序3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 机器周期与时钟周期的关系 MCS51系系列列单单片片机机的的的的1个个机机器器周周期期包包括括12个个时时钟钟周周期期。为为了了叙叙述述方方便便，可可将将1个个机机器器周周期期分分为为6个个状状态态S1S6，每每个个状状态态又又分分为为两两节节拍拍P1、P2，则则1个个机机器器周周期期的的12个个节节拍拍依次为依次为S1P1、S1P2、S2P1S6P2。如果系统时钟的晶振频率为如果系统时钟的晶振频率为fosc=12MHz，则则1Tcy =12Tosc=12/fosc=12/(12106)=1s即：即：1个机器周期的时间为个机器周期的时间为1s。2.2.2MCS-51系列的系列的CPU时序时序3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组单字节单周期指令例：INC A双字节单周期指令例：ADD A，DATA单字节双周期指令例：INC DPTRCPU取指取指/执行时序执行时序3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组一个机器周期一个机器周期P1 P2P1 P2读操作码（丢弃）读操作码（丢弃）MOVX类指令(单字节双周期指令）无取指（无无取指（无ALEALE）地址数据访问外部存储器访问外部存储器双字节双周期指令 例：MOV Rn,direct读第二字节操作码读第二字节操作码当当CPU对外部对外部RAM读写时，读写时，ALE不是不是周期信号周期信号3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.3存储器存储器n普林斯顿（普林斯顿（Princeton）结构：结构：将程序和数据合用一个存储器空间的结构。将程序和数据合用一个存储器空间的结构。n哈佛（哈佛（Harvard）结构：结构：为绝大多数单片机所采用。程序存储器和数据存储器为绝大多数单片机所采用。程序存储器和数据存储器截然分开，截然分开，ROM和和RAM独立编址并分别寻址的结构，独立编址并分别寻址的结构，相互间不会冲突。相互间不会冲突。在在MCS-51系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量的程序存储器、数据存储器以及众多的特殊功能寄存的程序存储器、数据存储器以及众多的特殊功能寄存器（器（SFR），），而且还具有很强的外部存储器扩展能力，而且还具有很强的外部存储器扩展能力，程序存储器和数据存储器的寻址能力均可达程序存储器和数据存储器的寻址能力均可达64KB，寻寻址和操作简单方便。址和操作简单方便。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组12345678910111213142827262524232221201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221201918171615RAM626412345678910111213142827262524232221201918171615RAM626480318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4KB64K64K2.3存储器存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组MCS51存储器结构存储器结构 三大三大逻逻辑存储辑存储空间空间内部数据存储器内部数据存储器 程序存储器程序存储器外外部部ROM0FFFFH1000H外部外部RAM及及输入输入输出输出端口端口（64K）0000H0FFFFH0FFFH0000H内部内部ROMEA=10FFFH0000H外部外部ROMEA=00080H00FFH特殊功能寄存器0000H007FH内部RAM外部数据存储器外部数据存储器2.3存储器存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.3.1程序存储器程序存储器n程序存储器（程序存储器（Programmemory）主要用于存放主要用于存放经调试正确的应用程序和常数表格。由于经调试正确的应用程序和常数表格。由于MCS-51系列单片机采用系列单片机采用16位的程序计数器位的程序计数器PC和和16位位的地址总线，因而程序存储器可扩展的地址空间的地址总线，因而程序存储器可扩展的地址空间为为64KB，并且这并且这64KB地址在空间分布范围上是地址在空间分布范围上是连续和统一的。连续和统一的。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组1.1.程序存储器的分类程序存储器的分类 n单片机应用系统中的程序存储器一般用半导体只单片机应用系统中的程序存储器一般用半导体只读存储器即读存储器即ROM（ReadOnlyMemory）。）。这种这种存储器在计算机运行时只能对其执行读操作，即存储器在计算机运行时只能对其执行读操作，即使整机掉电后存于其中的信息也不会丢失，显然使整机掉电后存于其中的信息也不会丢失，显然适于存放用户程序、常数和表格等。适于存放用户程序、常数和表格等。n(1)MaskROM型型：掩膜：掩膜ROM。其编程只能由制其编程只能由制造商通过半导体掩膜技术完成，用户无法改写，造商通过半导体掩膜技术完成，用户无法改写，所以对用户而言，它是严格意义上的只读存储器，所以对用户而言，它是严格意义上的只读存储器，适用于有固定程序且大批量生产的产品中。如适用于有固定程序且大批量生产的产品中。如8051中的中的4KB程序存储器就是这一种。程序存储器就是这一种。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（2）OTPROM型型 n一一次次可可编编程程ROM（One Time ProgrammableROM）。用用户户可可通通过过专专门门设设备备对对其其一一次次性性写写入入程程序序，此此后后便便不不能能改改写写。这这种种程程序序存存储储器器可可靠靠性性很很高高，适适合合于于存存放放已已调调试试成成功功的的用用户户程程序序，投入规模生产，但调试阶段不宜用。投入规模生产，但调试阶段不宜用。n目目前前，国国内内外外有有很很多多单单片片机机制制选选商商提提供供片片内内集集有有OTRROM的单片机产品，可供用户选择的单片机产品，可供用户选择。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组(3)EPROM型型n可可擦擦除除可可编编程程ROM（ErasableProgrammableRom）,其其典典型型外外观观标标志志是是芯芯片片上上有有一一个个紫紫外外线线擦擦除除窗窗口口。这这种种存存储储器器编编程程使使用用一一定定的的直直流流电电源源（如如+21V电电压压），而而擦擦除除则则用用紫紫外外线线灯灯光光照照射射芯芯片片窗窗口口（一一般般需需1530分分钟钟），重重新新编编程程后用不透明标签将窗口贴覆遮盖住即可。后用不透明标签将窗口贴覆遮盖住即可。n目目前前仍仍有有许许多多用用户户在在单单片片机机产产品品开开发发中中用用此此类类器器件件，但但由由于于这这种种器器件件不不是是本本质质非非易易失失器器件件（阳阳光光或或日日光光灯灯照照射射时时间间足足够够长长也也会会擦擦除除程程序序）、编编程程电电压压要要求求高高、编编程程时时间间长长等等原因，应用范围正在萎缩，相信不久即会被新型器件替代。原因，应用范围正在萎缩，相信不久即会被新型器件替代。nMCS-51系系列列单单片片机机8751的的片片内内ROM以以及及27系系列列存存储储器器芯芯片都属于此类产品。片都属于此类产品。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（4）E2PROM型型n电电可可擦擦除除可可编编程程ROM（ElectricallyErasableProgrammableROM），较较新新型型只只读读存存储储器器，编编程程速速度度较较快快且且可可在在线线改改写写，擦擦除除、写写入入和和读读出电压均为出电压均为+5V。n28系列存储器属于此类产品。系列存储器属于此类产品。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组(5)FlashROM型型n闪速只读存储器，是最新型的半导体只读存储器，其集成闪速只读存储器，是最新型的半导体只读存储器，其集成度、速度和易用性等远非传统度、速度和易用性等远非传统ROM可比。在可比。在+5V电源下，电源下，改写时无需擦除操作，高端产品擦写速度可达改写时无需擦除操作，高端产品擦写速度可达ns级，已进级，已进入推广阶段。如入推广阶段。如ATMEL公司的公司的AT89系列单片机中均集有系列单片机中均集有容量不等的容量不等的FlashROM，是产品开发用的理想机种。是产品开发用的理想机种。n其唯一的缺点是可靠性尚需提高，若设计调试时用其唯一的缺点是可靠性尚需提高，若设计调试时用FlashROM型产品，投入生产时改用型产品，投入生产时改用OTPROM型，在目前应是型，在目前应是最佳选择。最佳选择。n专门的专门的FlashROM器件，有器件，有93系列等。很多大规模可编程系列等。很多大规模可编程逻辑器件（如逻辑器件（如CPLD）在存储性质上与在存储性质上与FlashROM一致。一致。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.MCS-51系列单片机程序存储器的应用形态系列单片机程序存储器的应用形态 nMCS-51片片内内程程序序存存储储器器为为固固定定的的只只读读存存储储器器ROM。如如8051中中含含有有4KB容容量量的的掩掩膜膜ROM，8751中中含含有有4KB容容量量的的EPROM，89C51中中含含有有4KB容量的容量的FlashROM。n8031/8032中中不不设设程程序序存存储储器器，这这种种单单片片机机在在供供应应状状态态上上称称为为ROMLess型型器器件件，使使用用过过程程中中必必须外扩须外扩ROM。2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组.程序程序存储器存储器(PC)中断5中断4中断3中断2中断10000H0001H0002H0003H000BH0013H001BH0023H002BH定时器1中断外部中断0定时器0中断外部中断1串行口中断8位0FFFH0FFEH0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)内部EA=1程序程序存储器资源分布存储器资源分布中断入口地址外部EA=02.3.1程序存储器程序存储器引脚接高电平时，CPU可访问内部和外部ROM，且程序自片内程序存储器开始执行，PC值超出片内ROM容量时，会自动转向片外程序存储器中的程序。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组3.程序存储器中的特定程序入口程序存储器中的特定程序入口ROM地址地址功能分配功能分配ROM地址地址功能分配功能分配0000H系统复位或非屏蔽中断0013H外部中断1中断服务程序入口0003H外部中断0中断服务程序入口001BH定时器/计数器1中断服务程序入口000BH定时器/计数器0中断服务程序入口0023H串行口中断服务程序入口2.3.1程序存储器程序存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组0000HFFFFH(64K)外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)内部RAM专用寄存器0组组R0R7R0R7R0R7R0R71组组2组组3组组工作寄存器区工作寄存器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F78070030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAM存储器存储器18H1FH10H17H08H0FH00H07H2.3.2内部数据存储器内部数据存储器RS1RS0000组组011组组102组组013组组3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.3.2内部数据存储器内部数据存储器2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07 MSB 位地址 LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800单元地址3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组 堆栈或数据缓冲区（堆栈或数据缓冲区（3030H 7FHH 7FH）此区间共此区间共80个单元，个单元，只可按字节寻址，而不可位只可按字节寻址，而不可位寻址。寻址。程序运行期间，会产生一些运算结果等中间程序运行期间，会产生一些运算结果等中间数据，这些数据可在此区间暂时保存。另外，若程数据，这些数据可在此区间暂时保存。另外，若程序运行过程中遇到调用子程序或响应中断，往往需序运行过程中遇到调用子程序或响应中断，往往需要保护现场，将有关的数据压入堆栈，待子程序返要保护现场，将有关的数据压入堆栈，待子程序返回或中断响应结束时再将入栈数据弹出，此时，该回或中断响应结束时再将入栈数据弹出，此时，该区间可作堆栈使用。单片机复位后，堆栈指针区间可作堆栈使用。单片机复位后，堆栈指针SP的的值为值为07H，即默认此区间的即默认此区间的08H为栈底。考虑到为栈底。考虑到00H2FH通常留作工作寄存器区和位寻址区，因此一通常留作工作寄存器区和位寻址区，因此一般将栈底设置在般将栈底设置在30H或更高地址单元。或更高地址单元。2.3.2内部数据存储器内部数据存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.3.3特殊功能寄存器特殊功能寄存器99HSBUFA0HA0HA1HA2HA3HA4HA5HA6HA7HP2EX0ET0EX1ET1ES-EAA8HA8HA9HAAHABHACHADHAEHAFHIEB0HB0HB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HP3PX0PT0PX1PT1PS-B8HB8HB9HBAHBBHBCHBDHBEHBFHIPP-OVRS0RS1F0ACCyD0HD0HD1HD2HD3HD4HD5HD6HD7HPSWE0HE0HE1HE2HE3HE4HE5HE6HE7HACCF0HF0HF1HF2HF3HF4HF5HF6HF7HB地址地址位地址位地址/位定义位定义SFR助记符助记符3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组9FH9EH 9DH 9CH 9BH9AH 99H98H SCONSM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8TI RI 98H 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 90H TH1 8DH TH0 8CH TL1 8BH TL0 8AH TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 89H 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 88HPCON SMOD/GF1 GF0 PD IDL 87H DPH 83H DPL 82HSP 81H 87 86 85 84 83 82 81 80 P0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 80H 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组说明：1、51子系列离散分布有子系列离散分布有21个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器SFR、52子系列为子系列为26个。个。2、凡地址能被、凡地址能被8整除的寄存器（共整除的寄存器（共11个）都是可位个）都是可位寻址的寄存器。寻址的寄存器。*3、位寻址形式：、位寻址形式：直接位地址：如直接位地址：如D3H位助记符位助记符：RS0寄存器寄存器.位：如位：如PSW.3单元地址单元地址.位：如位：如D0H.32.3.2内部数据存储器内部数据存储器3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组P0口原理图如下所示：口原理图如下所示：2.4.1P0口口作为通用作为通用I/O使用，使用，是一个准双向口；作为是一个准双向口；作为地址地址/数据总线时，是一个真正的双向接口。数据总线时，是一个真正的双向接口。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组（1 1）P0P0口可作通用口可作通用I/OI/O口使用，又可作地址口使用，又可作地址/数据数据总线口；总线口；（2 2）P0P0既可按字节寻址，又可按位寻址；既可按字节寻址，又可按位寻址；（3 3）作通用）作通用I/O I/O 口输出时：是开漏输出，应外接口输出时：是开漏输出，应外接上拉电阻；上拉电阻；（4 4）作地址）作地址/数据总线口时，数据总线口时，P0P0是一真正双向口，是一真正双向口，而作通用而作通用I/OI/O口时，只是一个准双向口。口时，只是一个准双向口。2.4.1P0口口P0口特点总结：口特点总结：3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.4.2P1口口（1）只能作）只能作I/O口，没有地址口，没有地址/数据复用功能数据复用功能（2）可按字节寻址，也可按位寻址）可按字节寻址，也可按位寻址（3）是一准双向口，输出驱动接有上拉电阻，不是开漏输出。）是一准双向口，输出驱动接有上拉电阻，不是开漏输出。读锁存器读引脚写锁存器内部总线DCLQQ P1.X锁存器P1.X引脚Vcc内部上拉电阻R*3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.4.3P2口口（1）当当P2口作为通用口作为通用I/O时，是一准双向口。时，是一准双向口。（2）从从P2口输入数据时，先向锁存器写口输入数据时，先向锁存器写“1”。（3）可位寻址，也可按字节寻址。可位寻址，也可按字节寻址。（4）可输出地址高可输出地址高8位。位。读引脚写锁存器内部总线读锁存器DCLQQ P2.X锁存器MUXP2.X引脚地址Vcc控制内部上拉电阻R*l3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.4.4P3口口读引脚写锁存器内部总线读锁存器DCLQQ P3.X锁存器P3.X引脚第二功能输出内部上拉电阻R*第二功能输入Vcc&P3口原理图如下所示：口原理图如下所示：3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.4.4P3口口 当当P3P3口口作作为为通通用用I/O接接口口时时,第第2 2功功能能输输出出线线为为高高电电平平，使使与与非非门门3 3的的输输出出取取决决于于口口锁锁存存器器的的状状态态。在在这这种种情情况况下下，P3P3口口仍仍是是1 1个个准准双双向向口口,它它的的工工作作方方式、负载能力均与式、负载能力均与P1P1、P2P2口相同。口相同。当当P3P3口作为口作为第第2功能使用功能使用时，时，其锁存器其锁存器Q Q端必端必须为高电平，须为高电平，否则否则V1V1管导通，管导通，引脚被箝位在低电引脚被箝位在低电平，平，无法输入或输出第无法输入或输出第2 2功能信号。当功能信号。当Q Q端为高电端为高电平时，平时，P3P3口的口线状态就取决于第口的口线状态就取决于第2 2功能输出线的功能输出线的状态。状态。P3口特点总结：口特点总结：3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.4.5并行并行I/O口的使用特性口的使用特性 MCS-51系列单片机的系列单片机的4个并行个并行I/O口均由内部总线控制，口均由内部总线控制，端口的功能复用会自动识别，不用指令选择。端口的功能复用会自动识别，不用指令选择。P0是是8位、漏极开路的双向位、漏极开路的双向I/O口，当用作片外存储器或口，当用作片外存储器或接口扩展时，分时复用为数据总线和低接口扩展时，分时复用为数据总线和低8位地址总线，可驱位地址总线，可驱动动8个个LSTTL负载。负载。P1是是8位、准双向位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，驱动口，具有内部上拉电阻，驱动为为4个个LSTTL负载。负载。P2是是8位、准双向位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，可驱动口，具有内部上拉电阻，可驱动4个个LSTTL负载，外部扩展时用作高负载，外部扩展时用作高8位地址总线。位地址总线。P3是是8位、准双向位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻，可驱动口，具有内部上拉电阻，可驱动4个个LSTTL负载。负载。P3口的所有口线都具有第二功能，实现控制总口的所有口线都具有第二功能，实现控制总线的作用。线的作用。3/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组2.5单片机的引脚及功能单片机的引脚及功能2 2、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL23 3、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：RSTRST4 4、并行口：、并行口：、并行口：、并行口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P37 7、ALEALE：地址锁存控制信号地址锁存控制信号地址锁存控制信号地址锁存控制信号1 1、电源线：、电源线：、电源线：、电源线：VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(地地地地)5 5、EAEA：访问片外访问片外访问片外访问片外ROMROM控制信号控制信号控制信号控制信号6 6、PSENPSEN：外部外部外部外部ROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号VCCVSSXTAL2XTAL1RST/VPDP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051875189C513/4/2023广东松山职业技术学院课件制作组1.主电源引脚主电源引脚Vcc和和VssVCC（40脚）脚）:接接+5V电源正端电源正